本發(fā)明屬于水處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種廢水脫氮處理工藝，具體涉及一種反硝化緩釋填料及其制備和應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
：隨著工業(yè)的發(fā)展，水體污染的情況越來(lái)越嚴(yán)重，其中氮素污染占相當(dāng)大的比例。生活污水及某些工業(yè)廢水中都含有一定的氮，特別是煤加壓氣化廢水、焦化廢水、氮肥廢水等。大量未經(jīng)處理或未經(jīng)適當(dāng)處理的各種含氮廢水排入江河，會(huì)給環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，不僅污染飲用水水源，也給河、湖等造成富營(yíng)養(yǎng)化的危害。水體中氮的存在形式多樣，包括氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、有機(jī)氮等?，F(xiàn)有工藝能對(duì)氨氮、亞硝酸鹽氮、有機(jī)氮等都具有良好的去除效果，但對(duì)硝酸鹽氮的去除效果不理想。隨著硝酸鹽污染問(wèn)題的日趨尖銳化以及公眾環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)都制定了嚴(yán)格的排放限制和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)脫氮技術(shù)的發(fā)展提出了更為迫切的要求。由于傳統(tǒng)的廢水生物處理工藝如活性污泥法以含碳有機(jī)物和懸浮固體為主要處理目標(biāo)，對(duì)多數(shù)生活污水和含氮的工業(yè)廢水來(lái)說(shuō)，由于污水本身c/n比較低，脫氮效果不理想，出水仍含有大量的硝酸鹽氮。這就促使人們對(duì)常規(guī)的活性污泥工藝流程進(jìn)行改造，以提高氮的去除率。a/o及a2/o工藝是由傳統(tǒng)活性污泥法發(fā)展而來(lái)的，該工藝將反硝化段設(shè)置在系統(tǒng)的前面，反硝化反應(yīng)以污水中的有機(jī)物為碳源，曝氣池混合液中含有大量的硝酸鹽氮，通過(guò)內(nèi)循環(huán)回流至缺氧池中，在缺氧池內(nèi)進(jìn)行反硝化脫氮。a/o及a2/o工藝的脫氮效率一般在70%左右，缺氧池中有機(jī)物不足導(dǎo)致反硝化效率下降是影響總氮去除的主要原因。當(dāng)前，較成熟的脫除硝酸鹽氮工藝有物理法、生物法和化學(xué)還原法三種。物理法主要有吸附法、離子交換法和膜分離法，但只是發(fā)生了污染物的轉(zhuǎn)移或濃縮，并沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行徹底的轉(zhuǎn)化。化學(xué)催化法常使用昂貴催化劑，反應(yīng)條件苛刻且存在著催化劑易失活的缺點(diǎn)。生物法是指在微生物在電子供體存在的條件下發(fā)生反硝化反應(yīng)將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化成氮?dú)猓壳暗玫搅溯^為廣泛的應(yīng)用。。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)常規(guī)污水處理工藝反硝化脫氮效果不理想的問(wèn)題，結(jié)合上述
背景技術(shù)：
，本發(fā)明提供了一種反硝化緩釋填料及其制備和應(yīng)用方法。與該填料適配的反應(yīng)器包含兩種構(gòu)型，分別為zhdn-b1型和zhbn-b2型，其中：zhdn-b1型反應(yīng)器高徑比為0.5~3，適用于處理10-30mg/l低濃度含氮廢水；zhdn-b2型反應(yīng)器高徑比介于3~6之間，適用于處理30-80mg/l高濃度含氮廢水。本發(fā)明除用于污水處理強(qiáng)化脫氮方面，還可用于地下水硝酸鹽的去除工藝。本發(fā)明的技術(shù)原理是：以活性炭及固體碳源為原料制成反硝化緩釋填料并與陰離子粘土混合裝填于適配反應(yīng)器中，污水進(jìn)入反應(yīng)器后，在微生物的作用下，利用填料中的緩釋碳源，發(fā)生反硝化作用；混合裝填的陰離子黏土具有吸附硝酸根的功能，延長(zhǎng)了硝酸根在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間，強(qiáng)化了反硝化過(guò)程，提高了反應(yīng)器的脫硝效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：填料制備方法：將聚丁二酸丁二醇酯、聚己內(nèi)酯及羧甲基纖維素按質(zhì)量比為20~1：15~1：15~1混合后加熱至112-160°c，此時(shí)混合物為熔融態(tài)，而后將粉末狀活性炭（10-600目）投加至熔融態(tài)混合物中，其中，添加活性炭的質(zhì)量與碳源質(zhì)量比為：30~1：50~3。將該熔融態(tài)的混合物混勻，以其為原料，制備出粒徑范圍為1~30mm的填料。應(yīng)用方法：將該填料與陰離子粘土以20~1：5~1的比例混合裝填入適配反應(yīng)器中。適配反應(yīng)器構(gòu)建：反應(yīng)器進(jìn)出水為下進(jìn)上出升流式，配有加藥罐構(gòu)成加藥系統(tǒng)，施加碳源主要包括甲醇、乙醇、乙酸、乙酸鈉、葡萄糖等常見(jiàn)有機(jī)碳源；反應(yīng)器底部設(shè)配水區(qū)和承托層，主體反應(yīng)區(qū)即填料層，填料層根據(jù)填料粒徑的不同可分為2~5層，其中下層粒徑大上層粒徑小，每層內(nèi)填料以確定的粒徑均勻分布，反應(yīng)器內(nèi)布置導(dǎo)氣罩，反硝化產(chǎn)氣由導(dǎo)氣罩收集，經(jīng)導(dǎo)氣管引出反應(yīng)器，從而防止排氣不暢造成反應(yīng)器內(nèi)部堵塞。設(shè)置的加藥系統(tǒng)，從反應(yīng)器進(jìn)水處加入少量（低于理論計(jì)量比）有機(jī)碳源用于強(qiáng)化硝酸鹽的去除。被處理的原廢水從設(shè)備底部經(jīng)配水孔板進(jìn)入配水區(qū)，之后進(jìn)入填料層進(jìn)行生物脫氮。不同級(jí)配的填料層同時(shí)具有生物濾池的功能，能截留廢水中的懸浮物及由于生物膜脫落形成的生物污泥。當(dāng)填料層內(nèi)的截污量達(dá)到某種程度時(shí)，對(duì)填料層進(jìn)行自動(dòng)化沖洗，沖洗進(jìn)水管道布置在設(shè)備底部（具體圖示見(jiàn)附圖2），沖洗流量適當(dāng)放大，通過(guò)水力沖刷作用去除填料層內(nèi)的被截留物，沖洗水通過(guò)沖洗水排放管道排出。在反硝化過(guò)程中，由于硝酸氮不斷被還原為氮?dú)?，深床濾池中會(huì)集聚大量的氮?dú)?，這些氣體會(huì)使污水繞竄介質(zhì)之間，這樣增強(qiáng)了微生物與水流的接觸，同時(shí)也提高了過(guò)濾效率。但是當(dāng)池體內(nèi)積聚過(guò)多的氮?dú)鈿馀輹r(shí)，則會(huì)造成水頭損失；本設(shè)備設(shè)置導(dǎo)氣管、導(dǎo)氣罩和水封收集反應(yīng)產(chǎn)生的氮?dú)?，以防積氣影響反應(yīng)條件，減少水利損失。本發(fā)明具有以下各項(xiàng)特征：1）所制備的填料以成本較低的固體碳源（聚丁二酸丁二醇酯、聚己內(nèi)酯、羧甲基纖維素）為主，并添加有吸附作用的活性炭和陰離子黏土，使硝酸根水力停留時(shí)間延長(zhǎng)，充分利用生物法反硝化的優(yōu)勢(shì)，提高了脫氮效率的同時(shí)解決了原水碳源投加量難以控制的問(wèn)題；2）設(shè)置加藥系統(tǒng)，在反應(yīng)器進(jìn)水處加入少量（低于理論計(jì)量比）有機(jī)碳源用于強(qiáng)化硝酸鹽的去除；3）適配反應(yīng)器通過(guò)設(shè)置不同級(jí)配填料層進(jìn)行生物脫氮，反應(yīng)器內(nèi)保留大量生物量，廢水處理效果好；4）無(wú)需污泥回流，也無(wú)污泥膨脹之慮，降低設(shè)備及運(yùn)行費(fèi)用；5）沖洗過(guò)程全部自動(dòng)化，及時(shí)地沖刷過(guò)厚和老化的生物膜，避免填料層堵塞，加速生物膜更新，使生物膜經(jīng)常保持較高的活性，維護(hù)管理方便；6）本設(shè)備設(shè)專(zhuān)門(mén)的導(dǎo)氣系統(tǒng)，水力損失降低，水力條件較好；7）不同孔隙率的填料層允許固體雜質(zhì)透過(guò)濾床的表層，深入填料中，達(dá)到整個(gè)填料層縱深截留固體物；8）濾料級(jí)配分別設(shè)置為1-30mm，由下向上分層裝填，下層粒徑大，上層粒徑小，填料布置更合理，反應(yīng)器運(yùn)行效果更好；9）針對(duì)低濃度和高濃度廢水分別設(shè)計(jì)zhdn-b1和zhdn-b2兩種構(gòu)型的反應(yīng)器，使反應(yīng)器使用更有針對(duì)性；10）zhdn-b1型反應(yīng)器占地面積較大，但可以累層組建，且每層反應(yīng)器獨(dú)立運(yùn)行。附圖說(shuō)明：圖1為zhdn-b1型反應(yīng)器立面圖；圖2為zhdn-b2型反應(yīng)器立面圖；附圖標(biāo)記：圖1：1.進(jìn)水管2.布水區(qū)3.填料區(qū)4.上清液分布區(qū)5.出水口6.沖洗進(jìn)水7.沖洗出水8.加藥罐圖2：1.進(jìn)水管2.布水區(qū)3.填料區(qū)4.上清液分布區(qū)5.出水口6.導(dǎo)氣管7.集氣罩8.水封瓶9.沖洗進(jìn)水10.沖洗出水11.加藥罐。具體實(shí)施方式：實(shí)施例1采用本發(fā)明的填料和反應(yīng)器對(duì)模擬硝酸鹽污水進(jìn)行處理。將活性炭、聚丁二酸丁二醇酯、聚己內(nèi)酯和羧甲基纖維素按照20：1：1：1的質(zhì)量比制成不同粒徑的填料，裝填至高3m，內(nèi)徑0.5m的zhdn-b2型反應(yīng)器內(nèi)，填料按照30mm,20mm,15mm,10mm,5mm的粒徑由下到上依次分層裝填，填料與陰離子粘土按照10：1的比例混合裝入反應(yīng)器內(nèi)。將馴化好的活性污泥接種到反應(yīng)器內(nèi)，用自來(lái)水加入硝酸鈉配制成硝酸鹽氮的濃度為80mg/l的水模擬污水水質(zhì)，啟動(dòng)加藥系統(tǒng)，按去除30mgno3--n/l的劑量投加碳源甲醇，原水經(jīng)蠕動(dòng)泵由反應(yīng)器底端打入反應(yīng)器內(nèi)，污水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間為60min，檢測(cè)出水硝態(tài)氮含量低于3mg/l，去除率大于95%，出水cod低于15mg/l,去除率大于90%。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行檢測(cè)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1：表1為實(shí)施例1的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)施例2采用本發(fā)明的填料和反應(yīng)器對(duì)模擬硝酸鹽污水進(jìn)行處理。將活性炭、聚丁二酸丁二醇酯、聚己內(nèi)酯和羧甲基纖維素按照25：1：2：2的質(zhì)量比制成不同粒徑的填料，裝填至高3m，內(nèi)徑0.75m的zhdn-b2型反應(yīng)器內(nèi)，填料按照25mm,10mm,5mm,3mm,1mm的粒徑由下到上依次分層裝填，填料與陰離子粘土按照50：1的比例混合裝入反應(yīng)器內(nèi)。將馴化好的活性污泥接種到反應(yīng)器內(nèi)，用自來(lái)水加入硝酸鈉配制成硝酸鹽氮的濃度為80mg/l的水模擬污水水質(zhì)，啟動(dòng)加藥系統(tǒng)，按去除30mgno3--n/l的劑量投加碳源甲醇，原水經(jīng)蠕動(dòng)泵由反應(yīng)器底端打入反應(yīng)器內(nèi)，污水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間為60min，檢測(cè)出水硝態(tài)氮含量低于3mg/l，去除率大于95%，出水cod低于15mg/l,去除率大于90%。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行檢測(cè)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2：表2為實(shí)施例2的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)施例3采用本發(fā)明的填料和反應(yīng)器對(duì)模擬硝酸鹽污水進(jìn)行處理。將活性炭、聚丁二酸丁二醇酯、聚己內(nèi)酯和羧甲基纖維素按照10：5：3：3的質(zhì)量比制成不同粒徑的填料，裝填至高3m，內(nèi)徑1m的zhbn-b2型反應(yīng)器內(nèi)，填料按照30mm,25mm,10mm,5mm,3mm的粒徑由下到上依次分層裝填，填料與陰離子粘土按照20：1的比例混合裝入反應(yīng)器內(nèi)。將馴化好的活性污泥接種到反應(yīng)器內(nèi)，用自來(lái)水加入硝酸鈉配制成硝酸鹽氮的濃度為60mg/l的水模擬污水水質(zhì)，啟動(dòng)加藥系統(tǒng)，按去除20mgno3--n/l的劑量投加碳源甲醇，原水經(jīng)蠕動(dòng)泵由反應(yīng)器底端打入反應(yīng)器內(nèi)，污水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間為45min，檢測(cè)出水硝態(tài)氮含量低于2mg/l，去除率為大于95%，出水cod低于10mg/l,去除率大于90%。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行檢測(cè)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3：表3為實(shí)施例3的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)施例4采用本發(fā)明的填料和反應(yīng)器對(duì)模擬硝酸鹽污水進(jìn)行處理。將活性炭、聚丁二酸丁二醇酯、聚己內(nèi)酯和羧甲基纖維素按照10：5：10：5的質(zhì)量比制成不同粒徑的填料，裝填至高1m，內(nèi)徑2m的zhdn-b1型反應(yīng)器內(nèi)，填料按照20mm,15mm,10mm,5mm,2mm的粒徑由下到上依次分層裝填，填料與陰離子粘土按照5：1的比例混合裝入反應(yīng)器內(nèi)。將馴化好的活性污泥接種到反應(yīng)器內(nèi)，用自來(lái)水加入硝酸鈉配制成硝酸鹽氮的濃度為20mg/l的水模擬污水水質(zhì)，啟動(dòng)加藥系統(tǒng)，按去除10mgno3--n/l的劑量投加碳源甲醇，原水經(jīng)蠕動(dòng)泵由反應(yīng)器底端打入反應(yīng)器內(nèi)，污水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間為20min，檢測(cè)出水硝態(tài)氮含量低于0.5mg/l，去除率大于98%，出水cod低于10mg/l,去除率大于85%。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行檢測(cè)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4：表4為實(shí)施例4的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)no3--n（mg/l）cod（mg/l）ph值進(jìn)水20.243.87.60出水0.35.97.68去除率%98.586.5--實(shí)施例5采用本發(fā)明的填料和反應(yīng)器對(duì)模擬硝酸鹽污水進(jìn)行處理。將活性炭、聚丁二酸丁二醇酯、聚己內(nèi)酯和羧甲基纖維素按照5：5：3：10的質(zhì)量比制成不同粒徑的填料，裝填至高1m，內(nèi)徑1m的zhdn-b1型反應(yīng)器內(nèi)，填料按照30mm,20mm,15mm,10mm,5mm的粒徑由下到上依次分層裝填，填料與陰離子粘土按照40：1的比例混合裝入反應(yīng)器內(nèi)。將馴化好的活性污泥接種到反應(yīng)器內(nèi)，用自來(lái)水加入硝酸鈉配制成硝酸鹽氮的濃度為25mg/l的水模擬污水水質(zhì)，啟動(dòng)加藥系統(tǒng)，按去除10mgno3--n/l的劑量投加碳源甲醇，原水經(jīng)蠕動(dòng)泵由反應(yīng)器底端打入反應(yīng)器內(nèi)，污水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間為25min，檢測(cè)出水硝態(tài)氮含量低于1mg/l，去除率大于96%，出水cod低于10mg/l,去除率大于85%。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行檢測(cè)，出水水質(zhì)穩(wěn)定，能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5：表5為實(shí)施例5的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)no3--n（mg/l）cod（mg/l）ph值進(jìn)水24.644.97.62出水0.96.37.67去除率%96.386.0--當(dāng)前第1頁(yè)12